電鏟除塵通風(fēng)裝置的改造

葛永紅

(江西銅業(yè)集團公司德興銅礦，江西 德興 334224)

1 引言

企業(yè)安全環(huán)保問題已成為全社會都高度關(guān)注的一個話題[1];職業(yè)安全健康管理以及環(huán)境保護是一項重要工作[2]。江西銅業(yè)集團公司高度重視這些問題并開始著手解決。江西銅業(yè)集團公司德興銅礦是我國最大的露天銅礦山，對于露天采區(qū)來說，電鏟與電動輪汽車、牙輪鉆就是露天采礦設(shè)備的三大件。目前德銅使用的電鏟有進口2100BL型、2300XP型、2300XPC型、2300XPA型以及國產(chǎn)WK35型共五種類型。由于電鏟的露天作業(yè)的特性，因而其工作環(huán)境粉塵較大，特別是在旱季，粉塵質(zhì)量濃度可高達30g/m3，粉塵粒徑＜30μm的占70%，堆積密度＜0.7g/m3。由于原除塵通風(fēng)裝置粉塵凈化效率低，已不能滿足環(huán)保要求。通過改進給電鏟配備性能高、效果好的除塵通風(fēng)裝置，不僅給操作人員提供一個良好的工作環(huán)境，同時加強電鏟上電氣設(shè)備的保護，延長電氣設(shè)備使用壽命。

以上類型的電鏟所使用的除塵通風(fēng)裝置，其結(jié)構(gòu)各有差異，但工作原理基本相同，使用效果也基本相同。

2 除塵通風(fēng)裝置的工作原理[3]

電鏟上除塵通風(fēng)裝置是室內(nèi)工作環(huán)境和電鏟電氣設(shè)備的一個保護裝置。它的工作原理(見圖1)是通過鼓風(fēng)機把電鏟外部的空氣由進氣口及網(wǎng)篩吸入，并加壓，再經(jīng)過過濾器過濾，把潔凈后的加壓空氣不斷送到機棚內(nèi)，使得機棚內(nèi)空氣壓力大于機棚外，并且通過機房出口排除室外;一則防止外部粉塵進入機棚確保空氣潔凈，達到保護電氣設(shè)備;二則通過空氣流通讓設(shè)備運行產(chǎn)生的熱能和污染氣體帶出機棚外，達到冷卻機房內(nèi)部的電氣設(shè)備目的。

圖1 除塵通風(fēng)裝置工作原理示意框圖

3 原除塵通風(fēng)裝置存在的問題

3.1 原除塵通風(fēng)裝置組成

除塵通風(fēng)裝置安裝在電鏟機棚的后部(見圖2)。除塵通風(fēng)裝置結(jié)構(gòu)主要由一個防雨蓋板、二個進風(fēng)口和網(wǎng)篩、二臺鼓風(fēng)機及疊板式過濾器等組件組成(見圖3)。

圖2 除塵通風(fēng)裝置的安裝位置示意圖

除塵通風(fēng)裝置中的重要組件的用途:防雨蓋板的作用是防止雨水進入除塵裝置中的工作系統(tǒng);進風(fēng)口及網(wǎng)篩作用是輸送外部空氣并進行粗濾;鼓風(fēng)機的作用是提供壓力空氣;過濾器的作用是對吸入的空氣進行細濾。

3.2 原除塵通風(fēng)裝置存在的不足

(1)過濾性能差。原過濾器采用的是濾片疊板式過濾器，這種類型的過濾器只能過濾5μm粒以上的粉塵，經(jīng)除塵器排出口排出的氣體粉塵質(zhì)量濃度達不到國家規(guī)定的20mg/m3標準[4]。

(2)機房內(nèi)的粉塵清理困難。因機房狹小、擁擠，進入機棚的粉塵，難以清除。

(3)過濾器的檢查和維護困難。由于過濾器安裝在壓力通風(fēng)蓋板下，檢查和更換過濾器時必需先拆除壓力通風(fēng)蓋板。

由于除塵效果不好，進入機房內(nèi)的含塵氣體會直接影響操作、維修人員的身心健康，同時影響電氣設(shè)備的使用壽命。

圖3 除塵通風(fēng)裝置的組成

4 除塵通風(fēng)裝置改造

4.1 改造方案的設(shè)想

基于以上分析，電鏟原除塵通風(fēng)裝置已難以適應(yīng)德興銅礦安全生產(chǎn)的需要。如何提高除塵通風(fēng)裝置對空氣中粉塵的過濾效果，降低維修成本，提高維修效率;是今后工作的一個重點。因此需要一種高效的除塵通風(fēng)裝置來凈化進入機棚內(nèi)空氣中的粉塵，使機棚內(nèi)的空氣含塵濃度控制在國家規(guī)定的20mg/m3標準以下。我們選取一種高效能濾筒式除塵設(shè)計方案，這種濾筒式除塵裝置對5μm粒徑以下粉塵有很好的過濾效果，具有除塵效率高，阻力損失低等特點，特別適合亞微米級的粉塵的凈化[5]，目前已廣泛應(yīng)用于各工業(yè)部門，對保護環(huán)境有重要作用。

4.2 改造方案

與原空氣除塵裝置相比，改造方案進行了以下設(shè)計:

(1)取消進氣網(wǎng)篩(粗濾)部分。

(2)過濾器改型。過濾器選用了現(xiàn)有濾料中效率最高的濾料制作的濾筒，對于亞微米以上的粉塵的除塵效率可高達99.9%以上。

(3)改變過濾器的安裝位置。將粉塵濾筒式過濾器安裝在除塵通風(fēng)裝置的進氣口處。

(4)增加一套粉塵自動清理裝置。能自動收集由濾筒式過濾器過濾后的粉塵，并把粉塵及時的排除在機棚外，使除塵通風(fēng)裝置有一個自動凈化的功能。

(5)重新設(shè)定外部框架結(jié)構(gòu)，合理布置除塵系統(tǒng)中的各個組件。

4.3 改造后的除塵通風(fēng)裝置(濾筒除塵裝置)

4.3.1 濾筒除塵裝置結(jié)構(gòu)

濾筒除塵裝置的主要構(gòu)成。濾筒除塵裝置主要由一個防雨蓋板、一套濾筒除塵器主體、一臺鼓風(fēng)機及一套粉塵自動清理裝置等組件組成。

除塵裝置結(jié)構(gòu)的要求

(1)設(shè)備外型結(jié)構(gòu):整體結(jié)構(gòu)嚴密，連續(xù)焊接的板材可防止粉塵的泄露。設(shè)備殼體采用噴漆防腐表面處理工藝，外表美觀，防腐性能好。

(2)設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu):由除塵室、集塵斗、反吹器和凈化氣流室四部分結(jié)構(gòu)組成。

(3)電控系統(tǒng):控制柜除了對電源的閉合和風(fēng)機的啟動、關(guān)機控制外，主要是采用先進的PLC程序控制器對反吹系統(tǒng)中每一對濾筒的電磁閥的閉合與持續(xù)時間分別進行循環(huán)順序的控制，同時顯示設(shè)備的運行和各個電磁閥的工作狀況及卸塵閥的運行情況[6]。保證設(shè)備的正常和安全的運轉(zhuǎn)，使濾筒除塵器保持較高的過濾效率。

(4)收塵系統(tǒng)的設(shè)計:濾筒除塵器的收塵方式集塵斗、螺旋輸送機配合旋轉(zhuǎn)卸塵閥的方式自動清除粉塵，具有除粉塵方便、操作簡單等特點。

(5)背蓋:設(shè)備背面配整體保護蓋，采用10mm鋼板制作，保護系統(tǒng)風(fēng)機和反吹部件不直接裸露在室外空間，適合在開放環(huán)境下工作，并有效延長設(shè)備的使用壽命。

(6)設(shè)備的安裝:濾筒除塵器結(jié)構(gòu)為輕鋼結(jié)構(gòu)，設(shè)備質(zhì)量和體積都不大，因此設(shè)備安裝對基礎(chǔ)要求不高，按設(shè)備底面配好的孔配螺栓擰緊即可。

4.3.2 濾筒除塵裝置工作原理

安裝在機棚后部防雨蓋板下的鼓風(fēng)機開始工作，含塵氣流由頂部進風(fēng)口進入除塵器內(nèi)，潔凈的氣流從濾筒表面穿過，粉塵被濾筒外表面“截流”并聚集起來，從而使空氣達到凈化的目的。濾筒在使用一段時間后，表面積聚一定量的顆粒粉塵，通過反吹閥，不斷釋放壓縮空氣(0.6～0.7MPa)流入至濾筒中心部，產(chǎn)生振動將濾筒外表面聚集的粉塵震蕩及噴吹下來并落到下面的集塵斗內(nèi)，并通過螺旋輸送機和旋轉(zhuǎn)卸塵閥排出到集塵通內(nèi)。為確保濾筒除塵器正常連續(xù)運轉(zhuǎn)，由PLC控制器按設(shè)定程序進行反吹會排塵控制。

圖5 濾筒除塵裝置工作示意框圖

4.4 濾筒除塵裝置技術(shù)性能要求[7]

濾筒除塵器生產(chǎn)制造質(zhì)量體系符合ISO9001標準，產(chǎn)品達到國家的環(huán)保、消防、安全和機械制造等相關(guān)標準及規(guī)范。

出口排塵濃度達到《大氣污染物排放標準》(GB16297－1996)排放標準。

除塵器整體保用1年。

除塵器阻力≤1200Pa。

所有本體結(jié)構(gòu)均做除銹、除油處理。

各型除塵器整體結(jié)構(gòu)嚴密。

除塵設(shè)備的整體噪音＜75dB(A)，瞬間噪音＜80dB(A)。

4.5 濾筒除塵裝置的優(yōu)點

(1)凈化效率高、占地空間小。除塵器選用了現(xiàn)有濾料中效率最高的濾料制作的濾筒，對于亞微米以上的粉塵的除塵效率高達99.9%以上，同時每個濾筒面積為23m2，其過濾面積大，效率高;減少了占地面積和鋼結(jié)構(gòu)體積。它的過濾材料采用的是微纖維紙+聚脂材質(zhì)復(fù)合介質(zhì)，可以增加強度、提高粉塵過濾效率，這種材料具有抗高溫(≤90℃)、防油、防水和防酸功能。該裝置具有粉塵過濾能力強、效果好特點，配備有自潔式脈沖反吹清除粉塵功能[8]，能長期保證過濾效果。

(2)設(shè)備運行安全、維護簡單。過濾器在使用過程中由于各種原因產(chǎn)生的靜電效應(yīng)會使塵粒吸附到纖維上，塵粒累積到一定程度會影響過濾器的過濾效率。為方便濾筒的檢查、清理和更換，端蓋板是壓模成型的，過濾器安裝在外部;且每個濾筒配有專門的把手，不需工具就可拆卸，更換濾筒方便，維護簡單。

(3)使用壽命長，運行費用低。由于過濾效果好，使得低風(fēng)速粉塵不會穿透深入到濾材的內(nèi)部，有利于使粉塵在反向空氣脈沖清除粉塵過程中輕而易舉地脫落，濾筒的使用壽命達2～3年。由于設(shè)備運行阻力為500～800Pa，初阻力為500Pa以下，最高阻力為1200Pa，運行阻力小;節(jié)能效果好、運行成本低。

(4)濾筒除塵裝置整體結(jié)構(gòu)嚴密，不需過多的維修。一般情況下，除塵通風(fēng)裝置維修僅是更換過濾器。

5 結(jié)束語

濾筒除塵裝置自2013年應(yīng)用于德興銅礦2300XPA型6#鏟電鏟以來，運行效果良好，提高了粉塵過濾性能，機棚粉塵濃度降到10mg/m3以下，達到國家規(guī)定的20mg/m3標準。粉塵濃度的大幅降低和潔凈的空氣質(zhì)量提高，改善了操作人員的工作環(huán)境及身心健康，同時機房內(nèi)電氣設(shè)備的散熱良好，電氣設(shè)備工作性能穩(wěn)定，電氣故障明顯減少，有效地提高了電鏟的使用效率。

濾筒除塵裝置是一種高效節(jié)能的粉塵過濾凈化設(shè)備，設(shè)備結(jié)構(gòu)合理，體積小，保養(yǎng)維修簡單，運行費用低廉。基于以上優(yōu)點，德興銅礦將在其它型號的電鏟上逐步推廣使用濾筒除塵裝置。

[1]孫強，周鵬.關(guān)于構(gòu)建企業(yè)安全環(huán)保文化的思考[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2012，01:255.

[2]吳冰，燕婭林.職業(yè)安全健康管理體系分析及其應(yīng)用實例[J].廣東科技，2011，12:78－79.

[3]2300XPA電鏟機械手冊.美國P＆H采礦設(shè)備公司，00版－2006.

[4]GB9078－1996，工業(yè)爐窯大氣污染物排放標準[S].2009－07－24.

[5]何宏濤，唐群.TMC新型高效濾筒式除塵器技術(shù)及應(yīng)用[C].中國硅酸鹽學(xué)會環(huán)保學(xué)術(shù)年會論文集.2012:4.

[6]徐旭.淺談可編程序控制器PLC的選用[J].電子制作，2012，12:169.

[7]GB/T11653－2000，除塵機組技術(shù)性能及測試方法[S].2009－07－23.

[8]張一幟，陳海焱，覃金珠.濾筒除塵器及應(yīng)用現(xiàn)狀[J].能源與環(huán)境，2009，05:47－49+52.